Omschakeling van magnetisme in grafeen | Grafeen (graphene)
Omschakeling van magnetisme in grafeen

Onderzoekers van de Universiteit van Manchester zijn erin geslaagd om elementaire magnetische momenten in grafeen te maken en ze in en uit te schakelen. Dit is de eerste keer dat magnetisme zelf is omgeschakeld, in plaatst van de magnetisatierichting die omgekeerd wordt. Dit is een belangrijke doorbraak op weg naar grafeen gebaseerde spintronica transistor-achtige apparaten.

In een rapport gepubliceerd in Nature Communications laat een team van de Universiteit van Manchester, onder leiding van Dr Irina Grigorieva, zien hoe men elementaire magnetische momenten in grafeen kan maken en – door een druk op de knop – ze in en uit schakelen.

Dit is de eerste keer magnetisme zelf is omgeschakeld, in plaats van de magnetisatierichting die wordt omgekeerd.

Onze moderne maatschappij is vrijwel ondenkbaar zonder het gebruik van magnetische materialen. Ze zijn een integraal onderdeel van de elektronische gadgets, waar apparaten zoals harde schijven, geheugenchips en sensoren gebruik maken van miniatuur magnetische onderdelen.

Elke micro-magneet laat toe een beetje informatie (‘0 ‘of ‘1’) op te slaan als twee magnetisatierichtingen (‘noord’ en ‘zuid’).
Dit gebied van elektronica wordt spintronica genoemd.

Een grote teleurstelling van spintronica tot dusver is het onvermogen om actieve apparaten te leveren, waarbij schakelen tussen noord en zuid richtingen kan gebeuren op een wijze vergelijkbaar met die gebruikt in de moderne transistors, desondanks een enorme vooruitgang.

Deze situatie kan dramatisch veranderen als gevolg van de recente ontdekking.

Grafeen is een kippengaas gemaakt van koolstofatomen. Het is mogelijk om enkele van deze atomen te verwijderen, resulterend in microscopische gaten, vacatures genoemd.
De Manchester wetenschappers hebben aangetoond dat elektronen condenseren rond deze openingen in kleine elektronische wolken, en elk van hen zich gedraagt als een microscopische magneet die een eenheid van magnetisme draagt, rotatie.

Dr Grigorieva en haar team hebben aangetoond dat de magnetische wolken beheersbaar kunnen worden afgevoerd en vervolgens weer condenseren.

Ze legt uit: “Deze doorbraak stelt ons in staat om te werken aan transistor-achtige apparaten waarin informatie wordt neergeschreven door grafeen te schakelen tussen magnetische en niet-magnetische staten. Deze staten kunnen uitgelezen worden op de gebruikelijke wijze, door er een elektrische stroom door te voeren, of nog beter, door gebruik te maken van een spinstroom. Dergelijke transistors zijn altijd de heilige graal van spintronica geweest”

Dr Rahul Nair, die de experimentele inspanning leidde zei; “Voorheen kon men alleen een richting wijzigen waarin een magneet werd gemagnetiseerd van noord naar zuid. Nu kunnen we het magnetisme volledig in en uit schakelen.”

“Grafeen trok al interesse aan op het gebied van spintronica applicaties, en ik hoop dat de laatste ontdekking het een voortrekker zal maken.”

Nobelprijswinnaar en co-auteur van het document Professor Andre Geim vervolgde: “Ik vraag me af hoeveel meer verrassingen grafeen in petto houdt. Deze kwam uit de lucht gevallen. We hoeven nog een paar jaar af te wachten, maar het schakelbare magnetisme kan leiden tot een impact groter dan de meest optimistische verwachtingen.”

Bron: Sciencedaily.com
Foto: James Chapman Universiteit van Manchester


3D print schaalmodel structuur grafeen